Zusammenfassung der Forschung
Mein Team von Wissenschaftlern und ich haben kürzlich die Existenz von 1284 neuen Exoplaneten bestätigt, d. h. Planeten, die einen anderen Stern als unsere Sonne umkreisen. Die Bestätigung erfolgte durch eine statistische Analyse des Planetenkandidaten-Katalogs des Kepler-Weltraumteleskops unter Verwendung der Daten des Kepler-Observatoriums, einer Raumsonde in der Erdumlaufbahn, die der Entdeckung erdähnlicher Planeten dient und Teil der Suchmission der NASA ist.
Das Team unter der Leitung von Timothy Morton schätzt die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei den beobachteten Weltraumphänomenen um erdähnliche Planeten handelt, für die 1284 aufgelisteten Objekte auf über 99 Prozent. Damit ist dies die größte Einzelentdeckung dieser Art und erhöht die Zahl der bekannten Exoplaneten um mehr als ein Drittel (Astrobiology Magazine Abs. 2). Darüber hinaus konnten durch die Analyse 550 der Exoplaneten als felsig und neun als in der bewohnbaren Zone liegend erkannt werden.
Forschungsmethode
Die Entdeckung neuer Exoplaneten besteht aus zwei Phasen. Zunächst beobachtet das Kepler-Weltraumobservatorium das sichtbare Licht der Himmelskörper und stellt die Veränderungen ihrer Helligkeit fest. Die Helligkeitszyklen, die mit dem Vorbeiziehen des Planeten vor dem Stern übereinstimmen, gelten als indirekter Beweis dafür, dass es sich bei dem Raumphänomen um einen Exoplaneten handelt (Sengupta 89). Sobald solche Objekte entdeckt werden, werden sie in den Katalog der “Planetenkandidaten” aufgenommen. Die Kandidaten werden dann einem strengen Bestätigungsprozess unterzogen, der darauf abzielt, ihren Status so genau wie möglich zu überprüfen. Dieser Prozess ist jedoch langwierig, was zu einer Verlangsamung der Mission führt.
Der von unserem Team entwickelte statistische Ansatz hat es ermöglicht, die großen Mengen an verfügbaren Daten zu analysieren und jedem Kandidaten einen Status zuzuweisen, der auf der Wahrscheinlichkeit beruht, dass es sich um einen Exoplaneten handelt. Anhand der Daten konnten die Kandidaten in mehrere Untergruppen eingeteilt werden, wobei die Kandidaten, deren Wahrscheinlichkeit 99 % übersteigt, als Planeten gelten. Durch diese Unterteilung entfällt die zeitaufwändige individuelle Betrachtung der Objekte, die nicht in Frage kommen, was den Bestätigungsprozess beschleunigen kann. Außerdem ermöglicht die Analyse eine genauere Schätzung der erdähnlichen Planeten.
Forschungsergebnisse
Durch die Anwendung des von Morton vorgeschlagenen Berechnungsmodells konnte unser Team mehrere wichtige Erkenntnisse gewinnen. Erstens konnten wir mehr als ein Drittel der potenziellen Kandidaten (1284 von 4302) eindeutig als Planeten identifizieren. Weitere 1327 Kandidaten, die zwar wahrscheinlich Planeten sind, deren Wahrscheinlichkeit aber nicht die geforderte Quote von 99 Prozent übersteigt, kamen nicht in Frage. Schließlich wurde bei 707 Kandidaten bestätigt, dass es sich um andere Phänomene als Exoplaneten handelt (Astrobiology Magazine par. 2).
Wir haben unsere Analyse auch auf die 984 Exoplaneten angewandt, die mit anderen Techniken gefunden wurden, um die Ergebnisse weiter zu bestätigen. Noch wichtiger ist, dass unsere Analyse uns zu dem Schluss gebracht hat, dass 550 der 1284 Exoplaneten höchstwahrscheinlich Gesteinsplaneten sind, wie die Erde, im Gegensatz zu Gasriesen, bei denen die Wahrscheinlichkeit, dass sie bewohnbar sind, weitaus geringer ist und die daher nicht in den Anwendungsbereich der Kepler-Mission fallen. Das wichtigste Ergebnis ist die Tatsache, dass neun der neu analysierten Exoplaneten in der bewohnbaren Zone liegen – dem Abstandsbereich zwischen dem Planeten und dem Stern, den er umkreist, in dem Wasser in flüssiger Form vorhanden sein kann (Astrobiology Magazine par. 7).
Die Planeten, die die Kriterien für die bewohnbare Zone erfüllen, sind für die NASA-Mission von vorrangigem Interesse, da sie nicht nur die Heimat für außerirdisches Leben sein könnten, sondern auch Möglichkeiten für eine Besiedlung durch die Menschheit eröffnen. Vor den Erkenntnissen unseres Teams galten 12 Planeten als erdähnlich und damit theoretisch für die menschliche Bevölkerung geeignet. Unsere jüngste Analyse erhöht diese Zahl auf 21, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit, eine “zweite Heimat” zu finden, um 75 % erhöht. Das ist eine beachtliche Zahl, denn die bewohnbare Zone und der feste Zustand sind nur zwei der zahlreichen Faktoren, wie Temperatur, Größe, Vorhandensein von Wasser und Atmosphäre, die den Wert des Planeten für den Menschen weiter bestimmen.
Rechtfertigung der Finanzierung
Unsere Forschung ist aus zwei Gründen wichtig. Erstens bestätigt die Validierung des Exoplanetenstatus von 984 Objekten die Plausibilität unseres Analysemodells. Zweitens ermöglicht es die Anwendung der Analyse auf die Rohdaten des Katalogs, die Richtung der Untersuchung einzugrenzen. Allerdings ist der derzeitige Überprüfungsprozess, der die Exoplaneten endgültig als bewohnbar einstuft, noch langwierig und mühsam. Daher bitten wir Sie um zusätzliche Mittel, die es uns ermöglichen, den Prozess in zwei Richtungen weiterzuentwickeln.
Erstens müssen wir das Berechnungsmodell verbessern, um mögliche Fehlvalidierungen auszuschließen. Zweitens müssen wir ein ebenso zuverlässiges mathematisches Modell für die Einzelprüfung der validierten Kandidaten entwickeln. Die sich daraus ergebende zweistufige Methode wird eine wesentlich schnellere Verarbeitung der vom Kepler-Observatorium gewonnenen Daten ermöglichen, ohne dass dies zu Lasten der Konsistenz geht. Die Suche nach erdähnlichen Planeten gehört heute zu den obersten Prioritäten in der Astronomie, da sie die Chancen erhöht, einen für die Besiedlung durch die Menschheit geeigneten Planeten zu finden und, was noch wichtiger ist, extraterrestrische Lebensformen zu entdecken. Die Auswirkungen reichen von einem dramatischen Aufschwung der Naturwissenschaften bis hin zur Möglichkeit des Erfahrungsaustauschs mit hochintelligenten Wesen.
Zitierte Werke